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LA MATERIA Y SU CLASIFICACIÓN PROF. ING. ROSARIO REYES ACOSTA
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Contenidos 2
Introducción Materia Sistema Fase Estados Fundamentales de la Materia Propiedades físicas y Químicas Propiedades extensivas e intensivas División de la materia. Clasificación de la materia El Átomo y sus partículas fundamentales Isótopos Masa Atómica Concepto de mol y Número de Avogadro 7:31 a.m.
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INTRODUCCIÓN 3
CIENCIAS BÁSICAS. Matemática. Física. Química.
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• Salud y Medicina: •
Cirugía con anestesia
•
Vacunas
•
Antibióticos Antibióticos
•
Terapia genética • Energía y Ambiente: •Combustibles Fósiles
•Energía Solar: células voltaicas •Fisión Nuclear •Fusión Nuclear •Calidad Ambiental 4
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INTRODUCCIÓN 3
CIENCIAS BÁSICAS. Matemática. Física. Química.
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• Salud y Medicina: •
Cirugía con anestesia
•
Vacunas
•
Antibióticos Antibióticos
•
Terapia genética • Energía y Ambiente: •Combustibles Fósiles
•Energía Solar: células voltaicas •Fisión Nuclear •Fusión Nuclear •Calidad Ambiental 4
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• Materiales
y tecnología
•
Polímeros, cerámicos y cristales líquidos
•
Superconductores a temperatura ambiente?
•
¿Computación molecular? Agricultura • Agricultura
y alimentos
•Cultivos
modificados genéticamente •Pesticidas “naturales” • Fertilizantes
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especializados 7:31 a.m.
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Conjunto de fibras ópticas que puede utilizarse para transmitir información por medio de pulsos de luz Fibra óptica
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La química es el estudio de la materia, sus cambios y comportamiento.
Agua
Azúcar Oro
Materia es todo lo que ocupa un lugar en el
espacio y tiene masa. 7
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Química: el estudio8 del cambio Macroscópico
Microscópico
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Sistema 9
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TIPOS DE SISTEMAS 10
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Fase 11
Es una región uniforme en un sistema. Esto significa composición química uniforme y propiedades físicas uniformes.
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ESTADOS DE LA MATERIA 12 SÓLIDO MAS CONOCIDOS
LÍQUIDO
GASEOSO
ESTADOS DE LA MATERIA
PLASMA RECIENTES CONDENSADO BOSE-EINSTEN
Los estados de la materia están en relación con las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos o iones) que la constituyen. 7:31 a.m.
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ESTADOS DE LA MATERIA 13
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CAMB IOS DE ESTADO DE LA MATERIA 14
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PROPIEDADES DE LA MATERIA 15
PROPIEDADES FÍSICAS PROPIEDADES QUÍMICAS
PROPIEDADES EXTENSIVAS PROPIEDADES INTENSIVAS
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PROPIEDADES DE LA MATERIA
P R O P I E D A D E S
F Í S I C A S
Se mantienen las propiedades originales de la sustancia Sus moléculas no se modifican. Se manifiestan en los procesos físicos, como el cambio de estado, la deformación, el desplazamiento, etc. Estas propiedades se pueden medir como ejemplo, el punto de fusión, el color, la densidad, el punto de ebullición , etc. 7:31 a.m.
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Separación por destilación Puede separar y vaporizar fácilmente un líquido de otra sustancia mediante destilación
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PROPIEDADES DE LA MATERIA
P R O P I E D A D E S
Q U Í M I C A S
Mg(s)+ ½ O2(g)
MgO(s)
Ejemplos de propiedades químicas:
corrosividad de ácidos poder calorífico acidez ,reactividad
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Reacción del sodio con el agua Se produce una reacción rápida y violenta.
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PROPIEDADES DE LA MATERIA P R O P I E D A D E S
E X T E N S I V A S
Dependen de la cantidad de materia presente. Se pueden sumar (son aditivas). La masa, el volumen, el peso, la longitud, la energía potencial, el calor, etc. son propiedades extensivas.
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PROPIEDADES DE LA MATERIA
P R O P I E D A D E S
I N T E N S I V A S
No dependen de la Cantidad de Materia y pueden ser una relación de propiedades. Pueden servir para identificar y caracterizar una sustancia pura. Por ejemplo: Temperatura, Punto de Fusión, Punto de Ebullición, Índice de Refracción, Calor Específico, Densidad, Concentración, etc.
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Un cam bi o físi co no altera la estructura o la identidad de una substancia. La fusión del hielo
Ázucar disuelta en agua
Un cam bi o q uím ic o altera la estructura o la identidad de las substancias involucradas.
El hidrógeno arde en el aire para formar agua 22
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CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA 23
SUSTANCIAS Y MEZCLAS
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P. Físicos
s o c i m í u Q
s o c i s í F . P
. P
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Sustancias Puras: Elementos 25
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Algunos elementos Centro: azufre Arsénico, yodo, magnesio, bismuto y mercurio
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Un es una substancia constituida por átomos de dos o más elementos químicos unidos en proporciones fijas definidas. Los compuestos sólo pueden ser separados en los elementos químicos que los forman mediante medios químicos.
Agua (H2O)
Glucosa (C6H12O6)
Amoniaco (NH3)
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Mezclas 30
Material formado por la unión de dos o mas sustancias en proporciones variables y que cumplan con las siguientes condiciones: Las sustancias componentes conservan sus propiedades. Las sustancias componentes son separables por medios físicos o mecánicos. Las sustancias componentes pueden intervenir en cualquier proporción. Las mezclas en su formación generalmente no presentan manifestaciones energéticas.
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Las MEZCLAS pueden ser: 31
Homogéneas
Coloides : leche, gelatina, quesos, etc. Soluciones: agua de mar, limonada, te, refrescos, alcohol, etc.
Heterogéneas.
Mezclas groseras: granito (mica, cuarzo y feldespato. Suspensiones: : arena y agua.
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Mezclas heterogéneas Dicromato de potasio y limaduras de hierro
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DIVISION DE LA MATERIA 33
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DIVISIÓN DE LA MATERIA 35
molécula • Mínima porc ión de
materia que puede ser visible
partícula
• Agrupación de
átomos • Menor porción de un compuesto químico
•
Mínima fracción de un elemento que mantiene sus propiedades y puede ser objeto de una rxn química
átomo
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El átomo 36
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EL ÁTOMO 37
Partícula
Masa (g)
Carga (coulomb)
Electrón (e-)
9,11 x 10–28 g
−1.602 × 10−19
Protón (p+)
1,6726 × 10–23 g
1,602 x 10–19
Neutrón (nº)
1,675x10-23 g
Ninguna
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Representación de un elemento: 38
A Z
X
Z = Número atómico (el número que aparece en la tabla) = Nº de protones = Nº de electrones
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ISÓTOPOS 39
Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que tienen el mismo número atómico pero se diferencian en su número másico, es decir, átomos de un mismo elemento que poseen distinto número neutrones, pero cuyo número de protones no difiere. Es decir, mismo número de atómico pero diferente número másico. Por ejemplo:
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Ejm.; El cobre se encuentra en la tierra en forma de mezcla isotópica de a: 69,09 % (masa = 62,93 uma por átomo) y b: 30,91 % o (masa = 64,93 uma por átomo) ¿Cuál es el peso atómico del cobre? Como 100 átomos de Cu constan de: 69,09 átomos de a y 39,91 átomos de b La masa total de esos 100 átomos es: 69,09 átomos por 62,93 uma + 30,91 x 64,93 = 6355 uma por 100 Átomos La masa promedio de un átomo de cobre es: 6355 uma / 100 átomos = 63,55 uma por Átomo 7:31 a.m.
Unidad de Masa Atómica (UMA) 42 “Una uma equivale exactamente a 1/12 de la masa del átomo de carbono – 12”
1 uma = 1,6606 x 10 -24 g
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o r e g i L
o d a s e P
o r e g i L o d a s e P
Ec = 1/2 x m x v 2 v = (2 x Ec/m)1/2 F=qxvxB 43
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Pesos Atómicos 44
Una unidad importante del átomo es la masa. La masa de 1 átomo de 0 es 2,7 x 10 – 23g Se expresa generalmente mediante una unidad pequeña llamada la unidad de masa atómica. Expresados en unidades de masa atómica, las masas de los átomos se llaman PESOS ATÓMICOS ( P.A.) Ejem.: el P.A. del O es 16,0 uma La masa de 1 átomo de O es 16,0 uma La masa de 1 mol de átomo de O es 16,0g 7:31 a.m.
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CONCEPTO DE MOL. Número de Avogadro. Si se toma el como patrón y se le asigna al átomo de carbono un valor de resulta que:
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EL MOL
Este número recibe el nombre de número de Avogadro 46
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En definitiva:
un mol contiene el número de Avogadro ( 6.02·1023) de unidades de materia físicas reales ( átomos, moléculas o iones) El número de Avogadro es tan grande que es difícil imaginarlo. Si esparciéramos 6.02·1023 canicas sobre toda la superficie terrestre, ¡formaríamos una capa de casi 5Km de espesor! 47
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Ejemplos: 48
1.
¿Cuántas moles de átomos contienen 245,2 g de níquel metálico?
2.
¿Cuántos átomos hay en 4,178 moles de átomos de Ni.?
3.
Calcular el número de moles y el numero de átomos contenidos en 4 gr de oxigeno.
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Pesos moleculares (uma) 49
Peso molecular del C2 H4 es: 28 uma P.A. del H P.A. del C
1 uma 12 uma
La masa de La masa de
de C2 H4 es 28 uma de C2 H4 es 28 g
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Ejm: Hallar el numero de moles y de moléculas contenidas en 20 gr de Fe2(SO4)3 “Sulfato Férrico” 50
PM Fe2(SO4)3 = 400uma Moles de Fe2(SO4)3 en 20 gr: X = 0.05 moles de Fe2(SO4)3
· Numero de moléculas de Fe2(SO4)3 1 mol Fe2(SO4)3 6.023 * 1023 moléculas de Fe2(SO4)3 0.05 moles Fe2(SO4)3 X X = 3.011 * 10 22 moléculas de Fe2(SO4)3 7:31 a.m.
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Formulas empíricas y moleculares. DEDUCCIÓN DE FORMULAS
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DEDUCCIÓN DE FORMULAS y su número relativo
CH
EMPÍRICAS O
Expresan la clase de átomos en la molécula
MOLECULARES C6H6
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Conocer la composición porcentual
Conocer la fómula empírica
Fórmula empírica
% en masa de elementos Suponemos que la muestra contiene 100g
Calcular relación molar
Gramos de cada elemento
Usar pesos atómicos
Fórmula empírica x un número entero
Moles de cada elemento Fórmula molecular
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C o m p o s i c i ón p o r c e n t u a l
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de un elemento en un compuesto =
x masa molar del elemento masa molar del compuesto
n
x 100%
es el número de moles del elemento en 1 mol del compuesto n
2 x (12.01 g) x 100% = 52.14% 46.07 g 6 x (1.008 g) %H = x 100% = 13.13% 46.07 g 1 x (16.00 g) %O = x 100% = 34.73% 46.07 g %C =
C2H6O
52.14% + 13.13% + 34.73% = 100.0% 54
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Composición porcentual y fórmulas empíricas
= 24.75 g K x
nK
= 34.77 g Mn x
nMn
= 40.51 g O x
nO
1 mol K 39.10 g K
= 0.6330 mol K
1 mol Mn = 0.6329 mol Mn 54.94 g Mn 1 mol O 16.00 g O
= 2.532 mol O
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Composición porcentual y fórmulas empíricas = 0.6330, nMn = 0.6329, nO = 2.532
nK
K:
0.6330 ~ 1.0 ~ 0.6329
Mn :
0.6329 = 1.0 0.6329
O:
2.532 ~ 4.0 ~ 0.6329
KMnO4 56
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La cantidad de alimentos que una persona consume al día equivale a 856 g de glucosa, C 6H12 57O6. Calcule la cantidad de CO 2 que se obtiene al producirse la degradación de la glucosa en CO 2 y agua.
C6H12O6 +6 O2
→
6CO2 + 6H2O
Rpta. 1,25 x 103 g de CO2
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Ejemplo 2: 0,814 g de un compuesto orgánico M, se somete a combustión y produce 0,560g de CO2 (g) y 0,279g de H2O (g). Determinar el porcentaje de Carbono e Hidrógeno que tiene el 58 compuesto.
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Determina el número de moléculas existentes en 40g de amoníaco. ¿cuántos átomos de hidrógeno hay? ¿Qué masa corresponde al nitrógeno? 59
Rpta. 7,05 * N A átomos de hidrógeno 32,9 g de N.
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Ordena los siguientes compuestos en orden creciente a su contenido en Ca 60
CaO, Ca(NO3)2, Ca2C, CaCl2
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Se permiten que 3,55 gr de aluminio y 2,92 gr de oxígeno formen tanto Al2O3 como sea posible. 61
¿Cuántos átomos de aluminio y moles de oxígeno se encuentran presentes al comienzo? ¿Cuántos átomos de oxígeno y gramos de aluminio se usan? ¿Cuántos moles de Al2O3 forman? ¿Cuál es el peso total de sólidos al final de la reacción?
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Evolución de la teoría atómica DEMÓCRITO, LEUCIPO Y EPICURO LAVOISIER JOHN DALTON 1804 A M A D E O A V O G A D R O →
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1773 1811
→ →
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Teoría atómica de la materia 63
Antoine Lavoiser -1794
1743 Ley de la conservación de la masa. Toda materia tiene átomos indivisibles. Elemento un solo tipo de átomo Compuesto tiene 2 o mas tipos de átomos Reacción Química reacomodo de átomos presentes en las sustancias para dar otras.
John Dalton 1766-1844
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Estructura del átomo 65
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EL DESCUBRIMIENTO DE LOS ELECTRONES 66
J. J. THOMSON, 1897
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